La descrizione matematica della propagazione elettromagnetica in guida d'onda fa uso dell'approccio ondulatorio-campista a partire dalle [[equazioni di Maxwell]] e dadà vita alla cosiddetta ''teoria dei modi guidati''. Questa teoria afferma che si può pensare infatti al [[campo elettromagnetico]] totale che si propaga in una guida d'onda come una combinazione lineare di ''modi di propagazione''. Ogni ''modo'' di propagazione è una configurazione "semplice" di campo o onda che si propaga nella guida, mantenendosi immutata (salvo ovviamente che la guida non cambi di sezione trasversale). La soluzione analitica delle equazioni di Maxwell per ricavare i modi di propagazione della guida d'onda si ottiene tramite l'utilizzo dei [[potenziali di Hertz-Debye|potenziali scalari di Hertz-Debye]]. La soluzione delle equazioni è agevole solo nel caso particolare di guide d'onda rettangolari e della piastra dielettrica. In altri casi più complessi come le guide d'onda metalliche circolari o le fibre ottiche la soluzione delle equazioni per via analitica risulta piuttosto complicata.
Ad ogni modo di propagazione è associata una diversa [[costante di propagazione]] che ne caratterizza, tra l'altro, la [[velocità di fase]]. Un modo è una [[autofunzione]] delle equazioni di propagazione guidata ed il relativo autovettore è la costante di propagazione.
